CN116829917A - 压力传感器装置 - Google Patents
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Abstract
一种压力传感器装置，包括壳体、压力检测元件、电线和引线框架，在壳体形成有第一凹部以及第二凹部，第一凹部面向压力导入室，第二凹部形成于第一凹部的底部的一部分，引线框架的至少一部分、压力检测元件以及电线配置于第二凹部内，在第二凹部填充有第一保护构件，在第一凹部设置有膜状的树脂构件，树脂构件将第一保护构件的整个表面覆盖，且与第一保护构件紧贴，在第一凹部填充有第二保护构件，第二保护构件与树脂构件紧贴。
Description
技术领域
本公开涉及一种具有对测量介质的压力进行检测的压力检测元件的压力传感器装置。
背景技术
在专利文献1中记载有一种压力传感器复合型的温度传感器装置。所述压力传感器复合型的温度传感器装置具有：外壳；外壳内所包括的压力传感器模块和温度传感器模块；以及形成有压力导入路径的壳体。压力传感器模块具有：压力检测元件，所述压力检测元件对通过压力导入路径导入的吸入空气的压力进行检测；电线；以及引线框架，所述引线框架经由线缆与压力检测元件连接。在外壳内，压力检测元件、电线以及引线框架被由氟类凝胶或氟硅胶制成的保护构件覆盖。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6656336号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，压力传感器的使用环境可能导致腐蚀性物质浸透所述保护构件，因此，有时无法充分地保护压力检测元件、电线以及引线框架。当腐蚀性物质浸透所述保护构件并在压力检测元件与电线的接合部、电线与引线框架的接合部等产生腐蚀时，将难以准确地进行压力检测。因此，以往在压力传感器中存在技术问题。
本公开是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种能进一步提高可靠性的压力传感器装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本公开的压力传感器装置包括：壳体，所述壳体在内部形成有压力导入室；压力检测元件，所述压力检测元件对导入到所述压力导入室的测量介质的压力进行检测；电线；以及引线框架，所述引线框架经由所述电线与所述压力检测元件电连接，在所述壳体形成有第一凹部以及第二凹部，所述第一凹部面向所述压力导入室，所述第二凹部形成于所述第一凹部的底部的一部分，所述引线框架的至少一部分、所述压力检测元件以及所述电线配置于所述第二凹部内，在所述第二凹部填充有第一保护构件，在所述第一凹部设置有膜状的树脂构件，所述树脂构件将所述第一保护构件的整个表面覆盖，且与所述第一保护构件紧贴，在所述第一凹部填充有第二保护构件，所述第二保护构件与所述树脂构件紧贴。
发明效果
根据本公开，能进一步提高压力传感器装置的可靠性。
附图说明
图1是表示实施方式1的压力传感器装置的结构的剖视图。
图2是表示实施方式1的压力传感器装置的压力传感器模块的结构的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
对实施方式1的压力传感器装置进行说明。图1是表示本实施方式的压力传感器装置的结构的剖视图。在本实施方式中，作为压力传感器装置，例示了吸入气压传感器，所述吸入气压传感器安装于汽车的进气歧管，并在暴露于汽油等有机溶剂或发动机油等油的环境下使用。
如图1所示，压力传感器装置具有外壳11、壳体20和收纳于外壳11的压力传感器模块30。外壳11以及壳体20与后述的树脂封装件35一起构成压力传感器装置的壳体10。外壳11以及壳体20均是通过热塑性树脂来形成的。作为热塑性树脂，能使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(Poly Butylene Terephtalate树脂：PBT树脂)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyPhenylene Sulfide树脂：PPS树脂)等。
外壳11具有对压力传感器模块30进行收纳的收纳部12和设置于收纳部12的侧方的连接器13。在连接器13的内部设置有与压力传感器模块30连接的外部连接用端子14。外部连接用端子14与车辆控制单元等外部信号处理电路电连接。外壳11通过嵌件成型与外部连接用端子14、压力传感器模块30等一体化。
壳体20配置成以夹着压力传感器模块30的方式与外壳11相对。在壳体10的内部的位于壳体20与压力传感器模块30之间形成有压力导入室31。
壳体20具有圆柱部21，所述圆柱部21插入到形成于进气歧管的安装孔(未图示)。在圆柱部21的内部形成有压力导入路径22，所述压力导入路径22将作为测量介质的吸入空气引导至压力导入室31。
在圆柱部21形成有向外周侧突出的凸缘部23。凸缘部23遍及整周地焊接或粘接于外壳11。在比凸缘部23更靠内周侧且比压力导入路径22更靠外周侧处设置有O形环24。O形环24与壳体20以及与后述的树脂封装件35两者紧贴，以确保壳体20与压力传感器模块30之间的气密性。由此，通过压力导入路径22引导至压力导入室31的吸入空气不会从壳体20与压力传感器模块30之间的接缝处泄漏到外部。
在圆柱部21的外周面形成有槽部26，所述槽部26沿着周向延伸以对O形环25进行安装。在圆柱部21插入到进气歧管的安装孔时，通过O形环25来确保圆柱部21的外周面与安装孔的内周面之间的气密性。
图2是表示本实施方式的压力传感器装置的压力传感器模块的结构的剖视图。图2的上下方向与图1的上下方向反转。如图2所示，压力传感器模块30具有压力检测元件32、多个电线33、引线框架34和对压力检测元件32以及引线框架34进行保持的树脂封装件35。
多个电线33分别是金制或铝制的导线。引线框架34经由各电线33与压力检测元件32电连接。引线框架34埋入到树脂封装件35中。如图1所示，引线框架34的端部34a向树脂封装件35的外部突出。端部34a通过焊接或锡焊与外部连接用端子14连接。由此，引线框架34与外部连接用端子14电连接。
作为压力检测元件32，能使用具有利用了压阻效应的隔膜和真空室的硅半导体元件。在隔膜形成有包括应变计电阻的电路。当隔膜因吸入空气的压力而变形时，应变计电阻的电阻值将根据隔膜的变形量而变化。由此，能将吸入空气的压力作为电阻值的变化进行检测。应变计电阻的电阻值的变化被转换为电信号并被放大。放大后的电信号经由外部连接用端子14输出至设置于压力传感器装置的外部的信号处理电路。
在本实施方式中，作为压力检测元件32，能使用利用了压阻效应的半导体元件，但并不限定于此。压力检测元件32也可以是对静电电容等的变化进行检测的方式的元件。
树脂封装件35与外壳11以及壳体20一起构成压力传感器装置的壳体10。树脂封装件35是由环氧树脂等热固化制树脂而形成的。
在树脂封装件35中形成有第一凹部41以及第二凹部42。第一凹部41面向压力导入室31。第一凹部41具有第一开口部43和第一底部44。第一凹部41形成为使第一开口部43朝向压力导入室31。第二凹部42形成于第一凹部41的第一底部44的一部分。第二凹部42具有第二开口部45和第二底部46。第二凹部42形成为使第二开口部45朝向第一凹部41内的空间。第二底部46形成为供埋入到树脂封装件35的引线框架34的一部分露出。第二开口部45的开口比第一开口部43的开口更小。即，第二开口部45的开口面积比第一开口部43的开口面积更小。第一凹部41的第一底部44以将第二凹部42的第二开口部45的周围包围的方式形成为环状。
引线框架34的至少一部分、压力检测元件32以及电线33配置于第二凹部42内。由此，压力检测元件32与电线33的连接部以及电线33与引线框架34的连接部配置于第二凹部42内。
在第二凹部42填充有第一保护构件47。第一保护构件47将整个第二凹部42填满。即，第一保护构件47在第二凹部42的深度方向上从第二底部46填充至第二开口部45。第一保护构件47的正面47a形成为向压力导入室31一侧凸出的曲面状、例如圆顶状。从压力导入室31一侧观察时，正面47a的外缘的形状与第二凹部42的第二开口部45的形状一致。第一保护构件47对第二凹部42内的压力检测元件32、电线33以及引线框架34进行覆盖。第一保护构件47与压力检测元件32、电线33以及引线框架34紧贴。由此，压力检测元件32、电线33以及引线框架34被第一保护构件47保护。此外，第一保护构件47还与压力传感器模块30的树脂封装件35紧贴。
第一保护构件47由具有电绝缘性的凝胶形成。凝胶具有固体与液体之间的中间性质。因此，第一保护构件47能对压力检测元件32、电线33以及引线框架34进行保护，并且能将压力导入室31中的测量介质的压力传递至压力检测元件32。
本实施方式的第一保护构件47是由氟类凝胶形成。氟类凝胶具有不易被汽油等有机溶剂、发动机油等油和硝酸盐等含有腐蚀性物质的冷凝水侵入的性质。在以下的说明中，有时将有机溶剂、油以及含有腐蚀性物质的冷凝水统称为“含有腐蚀性物质的液体”。由于第一保护构件47是由氟类凝胶形成的，因此，能提高第一保护构件47对含有腐蚀性物质的液体的耐性。
在第一凹部41设置有膜状的树脂构件48。树脂构件48具有比第二凹部42的第二开口部45更大的外形。树脂构件48将第一保护构件47的整个正面47a覆盖，且与第一保护构件47紧贴。在从压力导入室31一侧观察时，树脂构件48对压力检测元件32、电线33以及引线框架34进行覆盖。树脂构件48以夹着第一保护构件47的方式与压力检测元件32相对。此外，从压力导入室31一侧观察时，树脂构件48遍及形成为环状的第一底部44的整周而与该第一底部44重叠。
树脂构件48由多孔质材料形成。树脂构件48具有0.3～0.4mm左右的厚度。树脂构件48具有柔软性，并且还具有所需的机械强度。树脂构件48的柔软性能在不依赖于温度的情况下被维持。
在此，在树脂构件48与第一保护构件47之间形成有气泡等空气层的情况下，将会因温度变化而产生空气层的体积膨胀或体积收缩，空气层的体积膨胀或体积收缩将经由第一保护构件47传递至压力检测元件32。这样，空气层的体积膨胀或体积收缩便成为在压力检测中未料想到的误差成分。因此，为了准确地检测压力，优选的是，在树脂构件48与第一保护构件47之间不形成空气层。
假设在第一保护构件47的正面47a形成为凹曲面状的情况下，将难以使树脂构件48与第一保护构件47不夹着空气层地紧贴。与此相对的是，在本实施方式中，第一保护构件47的正面47a形成为向压力导入室31一侧凸出的曲面状，因此，能容易地使树脂构件48与第一保护构件47不夹着空气层地紧贴。
树脂构件48由多孔质材料、例如具有连续的气孔结构的连续多孔质材料形成。因此，树脂构件48具有通气性。即，树脂构件48能使空气、水蒸气等气体透过。由此，在压力传感器装置的制造工序中将第一保护构件47固化成凝胶状时，能对第一保护构件47的内部压力随着温度上升而上升的情况进行缓和。此外，能在不将第一保护构件47的形状压扁的情况下使第一保护构件47固化。
此外，在使第一保护构件47固化时的温度上升时，有时从第一保护构件47产生水蒸气。树脂构件48能使产生的水蒸气透过，因此，能抑制在树脂构件48与第一保护构件47之间形成有空气层。
树脂构件48具有斥水性以及斥油性。因此，树脂构件48能弹开含有腐蚀性物质的液体。由此，能更可靠地防止含有腐蚀性物质的液体浸入到树脂构件48中。
本实施方式的树脂构件48由作为氟类树脂的一种、即不具有化学活性的聚四氟乙烯(PTFE)形成。不过，树脂构件48也可以由四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)等其他氟类树脂形成。
在第一凹部41填充有第二保护构件49。第二保护构件49对整个树脂构件48进行覆盖，且与树脂构件48紧贴。第二保护构件49面向压力导入室31。
在压力传感器装置的制造工序以及安装于汽车之后的压力传感器的使用环境中，可能会在膜状的树脂构件48中产生破损或损伤。第二保护构件49的作用之一在于保护树脂构件48以在树脂构件48不产生破坏或损伤，并维持树脂构件48的功能。
第二保护构件49不仅与树脂构件48紧贴，还与第一保护构件47以及树脂封装件35紧贴。树脂构件48的整个周围被第一保护构件47以及第二保护构件49覆盖。
第二保护构件49由凝胶形成。因此，第二保护构件49能对树脂构件48进行保护，并且能将压力导入室31中的测量介质的压力传递至树脂构件48。
本实施方式的第二保护构件49与第一保护构件47同样由氟类凝胶形成。由此，能提高第二保护构件49相对于含有腐蚀性物质的液体的耐性。
这样，对压力检测元件32、电线33以及引线框架34进行保护的保护构件具有从压力检测元件32一侧依次重叠有第一保护构件47、树脂构件48以及第二保护构件49的层叠结构。树脂构件48位于第一保护构件47与第二保护构件49之间的中间层。
第一保护构件47以及第二保护构件49均由凝胶形成。树脂构件48形成为膜状。因此，压力导入室31中的测量介质的压力经由第二保护构件49、树脂构件48以及第一保护构件47传递至压力检测元件32。即，在本实施方式中，能在不牺牲压力传感器装置的检测精度的情况下通过第一保护构件47、树脂构件48以及第二保护构件49的层叠结构来保护压力检测元件32、电线33以及引线框架34。
在具有上述那样的结构的压力传感器装置中，含有腐蚀性物质的液体经由压力导入路径22浸入到压力导入室31。所述液体可能从第二保护构件49的正面浸透到第二保护构件49的内部。然而，设置于第二保护构件49与第一保护构件47之间的树脂构件48作为防止液体的浸入的阻隔件发挥作用。因此，能抑制含有腐蚀性物质的液体浸透到第一保护构件47。因此，根据本实施方式，能保护压力检测元件32、电线33以及引线框架34免受腐蚀性物质的影响。
液体向第一保护根据47的浸入被树脂构件48防止。由此，浸透到第二保护构件49的内部的液体被第二保护构件49吸收。在吸收了液体的第二保护构件49中可能会产生膨润等变质，由此可能会产生应力。然而，设置于第二保护构件49与第一保护构件47之间的树脂构件48作为抑制在第二保护构件49产生的应力传递至第一保护构件47的缓冲件发挥作用。因此，能抑制由第二保护构件49的变质产生的应力传递至压力检测元件32。
如以上说明的那样，本实施方式的压力传感器装置包括：外壳11，所述外壳11作为在内部形成有压力导入室31的壳体10；壳体20和树脂封装件35；压力检测元件32；电线33；以及引线框架34。压力检测元件32构成为对导入至压力导入室31的测量介质的压力进行检测。引线框架34经由电线33与压力检测元件32电连接。在树脂封装件35中形成有第一凹部41以及第二凹部42。第一凹部41面向压力导入室31。第二凹部42形成于第一凹部41的第一底部44的一部分。引线框架34的至少一部分、压力检测元件32以及电线33配置于第二凹部42内。在第二凹部42填充有第一保护构件47。在第一凹部41设置有膜状的树脂构件48。树脂构件48将第一保护构件47的整个正面47a覆盖，且与第一保护构件47紧贴。在第一凹部41填充有第二保护构件49。第二保护构件49与树脂构件48紧贴。
根据所述结构，即使含有腐蚀性物质的液体浸透第二保护构件49，也能通过树脂构件48来抑制所述液体浸入到第一保护构件47。因此，能保护压力检测元件32、电线33以及引线框架34免受腐蚀性物质的影响。由此，由于能抑制在压力检测元件32与电线33的接合部、电线33与引线框架34的接合部等处产生腐蚀，因此，能长期地进行准确的压力检测。因此，根据所述结构，能进一步提高压力传感器装置的可靠性。
此外，在所述结构中，树脂构件48将第一保护构件47的整个正面47a进行覆盖，因此，能防止浸透第二保护构件49的液体不穿过树脂构件48而浸入到第一保护构件47。此外，在所述结构中，树脂构件48与第一保护构件47紧贴，且第二保护构件49与树脂构件48紧贴，因此，能进行更准确的压力检测，并且能防止在树脂构件48产生破坏或损伤。
在本实施方式的压力传感器装置中，第一保护构件47的正面47a形成为向压力导入室31一侧凸出的曲面状。根据所述结构，在压力传感器装置的制造工序中，能抑制在第一保护构件47与树脂构件48之间形成有空气层。因此，根据所述结构，能进行更准确的压力检测。
在本实施方式的压力传感器装置中，树脂构件48具有斥水性以及斥油性。根据所述结构，能通过含有腐蚀性物质的树脂构件48来弹开，因此，能更可靠地抑制所述液体浸入到第一保护构件47。
在本实施方式的压力传感器装置中，树脂构件48由多孔质材料形成。根据所述结构，能使在第一保护根据47中产生的水蒸气透过树脂构件48。因此，能防止第一保护构件47的内部压力上升或在第一保护构件47与树脂构件48之间形成有空气层。
在本实施方式的压力传感器装置中，树脂构件48由氟类树脂形成。根据所述结构，能提高树脂构件48相对于含有腐蚀性物质的液体的耐性。
在本实施方式的压力传感器装置中，第一保护构件47以及第二保护构件49均由氟类凝胶形成。根据所述结构，能提高第一保护构件47以及第二保护构件49各自相对于含有腐蚀性物质的液体的耐性。
另外，在所述实施方式中，列举了安装于内燃机的进气歧管的吸气压传感器的例子以作为压力传感器装置，但并不局限于此。压力传感器装置还能应用于对ERG系统中的内燃机的排气压力进行检测的用途中。
(符号说明)
10壳体；11外壳；12收纳部；13连接器；14外部连接用端子；20壳体；21圆柱部；22压力导入路径；23凸缘部；24、25O形环；26槽部；30压力传感器模块；31压力导入室；32压力检测元件；33电线；34引线框架；34a端部；35树脂封装件；41第一凹部；42第二凹部；43第一开口部；44第一底部(底部)；45第二开口部；46第二底部；47第一保护构件；47a正面；48树脂构件；49第二保护构件。
Claims (6)
1.一种压力传感器装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体在内部形成有压力导入室；
压力检测元件，所述压力检测元件对导入到所述压力导入室的测量介质的压力进行检测；
电线；以及
引线框架，所述引线框架经由所述电线与所述压力检测元件电连接，
在所述壳体形成有第一凹部以及第二凹部，
所述第一凹部面向所述压力导入室，
所述第二凹部形成于所述第一凹部的底部的一部分，
所述引线框架的至少一部分、所述压力检测元件以及所述电线配置于所述第二凹部内，
在所述第二凹部填充有第一保护构件，
在所述第一凹部设置有膜状的树脂构件，
所述树脂构件将所述第一保护构件的整个表面覆盖，且与所述第一保护构件紧贴，
在所述第一凹部填充有第二保护构件，
所述第二保护构件与所述树脂构件紧贴。
2.如权利要求1所述的压力传感器装置，其特征在于，
所述第一保护构件的所述正面形成为向所述压力导入室一侧凸出的曲面状。
3.如权利要求1或2所述的压力传感器装置，其特征在于，
所述树脂构件具有斥水性以及斥油性。
4.如权利要求1至3中任一项所述的压力传感器装置，其特征在于，
所述树脂构件由多孔质材料形成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的压力传感器装置，其特征在于，
所述树脂构件由氟类树脂形成。
6.如权利要求1至5中任一项所述的压力传感器装置，其特征在于，
所述第一保护构件以及所述第二保护构件均由氟类凝胶形成。
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